Trojfázový asynchrónny elektromotor: princíp činnosti, výhody a nevýhody

Indukčný motor je elektrický stroj na striedavý prúd. Na generovanie krútiaceho momentu využíva rotujúce magnetické pole, ktoré sa vytvára v statore. Trojfázové asynchrónne elektromotory sa používajú v priemysle, stavebníctve, používajú sa v domácich spotrebičoch. Majú jednoduchý a spoľahlivý dizajn, vyžadujú malú údržbu, ľahko sa štartujú a vydržia vysoké preťaženie.

Zariadenie a princíp činnosti

Asynchrónny trojfázový motor má pevnú časť - stator a rotačnú časť - rotor. Je vytvorený medzi rotorom a statorom vzduchová medzera asi dva milimetre. Stator motora má tri vinutia pod uhlom 120 °. Vo vnútri je magnetický obvod. Pri privedení striedavého napätia na vinutia v nich vzniká rotujúce magnetické pole, ktoré indukuje v rotore indukčný prúd.

Krútiaci moment sa objaví pri interakcii rotačných magnetických polí statora a rotora. V prevádzkovom režime je rýchlosť rotora vždy nižšia ako rýchlosť magnetického poľa. Kvôli tomuto oneskoreniu sa motor nazýva asynchrónny. Vodiče trojfázového vinutia statora sú uložené v drážkach. Magnetické jadro statora je zostavené z dosiek.

Motory sú dostupné s klietkou nakrátko a fázovým rotorom. Rotor v klietke vo veveričke sa niekedy nazýva „koleso veveričky“. Skladá sa z tyčí uzavretých na koncoch dvoma krúžkami. Materiál tyčí je hliník a menej často meď alebo mosadz. Fázové rotory majú tri vinutia, umiestnené rovnakým spôsobom ako na statore.

Vodiče vinutia sú pripojené k zberným krúžkom upevneným na hriadeli. Krúžky sú izolované od seba a od hriadeľa. Pomocou kief je k nim pripojený reostat, ktorý slúži na nastavenie otáčok elektromotora.

Spôsoby pripojenia

Konce vinutí sú vyvedené na svorkovnicu a spínané podľa štandardných obvodov "hviezda" alebo "trojuholník". Rozdiel medzi obvodmi je v tom, že „hviezda“ má vyššie sieťové napätie ako „trojuholník“. V praxi sa často používa kombinované zapojenie. Počas štartovania a zrýchlenia je "hviezda" komutovaná a "trojuholník" sa používa v prevádzkovom režime. Spôsoby pripojenia motora k sieti:

• Priame pripojenie.
• Cez mäkký štartér. Používa sa v prípade, keď je potrebné nastavenie iba v momente spustenia.
• Pomocou meniča, ktorý reguluje frekvenciu napätia privádzaného na vstup. Reguluje plynulý štart a zastavenie motora, mení otáčky rotora.

Výhody a nevýhody trojfázových motorov

Asynchrónne elektromotory sa používajú v pohonoch obrábacích strojov, žeriavov, výťahov, navijakov, poľnohospodárskych strojov, valcovní. Ich výhody zahŕňajú nasledujúce faktory:

• jednoduché zariadenie;
• spoľahlivosť a trvanlivosť;
• nízka hladina hluku;
• pracovať priamo z trojfázovej siete.

Nízka cena elektrických strojov a ich jednoduché použitie ich robí často používanými v priemyselných zariadeniach. Ale spolu s nepochybnými výhodami majú tieto stroje aj nevýhody:

• Nedostatok jednoduchých spôsobov regulácie rýchlosti.
• Závislosť otáčok rotora od zaťaženia hriadeľa. So zvyšujúcim sa zaťažením sa rýchlosť otáčania znižuje.
• Vysoký štartovací prúd.
• Citlivosť na zmeny sieťového napätia.
• Veľká spotreba jalového výkonu.

Indukčné motory sú indukčné záťaže a spotrebúvajú jalový výkon, ktorý nevytvára mechanickú prácu. Zohrieva káble, znižuje napätie, zvyšuje prúd.

Indukčnú spotrebu energie možno kompenzovať inštaláciou batérií kondenzátorov paralelne s motorom. Tým sa znížia straty a náklady na energiu.

Ochrana motora

Ističe na ochranu trojfázového motora chránia pred skratovým prúdom, pred dlhodobým preťažením, pred fázovou nerovnováhou v napájaní alebo vo vnútri elektromotora. To vedie k prehriatiu motora a poruchám. Ochranné zariadenie automaticky vypne motor, keď pohotovostna situacia.

Ochrana elektromotora sa často používa pomocou univerzálnych motorových automatických zariadení. Tieto zariadenia majú modulárny dizajn a riadia činnosť výkonových stýkačov a niektoré automatické stroje umožňujú presne nastaviť parametre ochranného vypnutia.

Pri výbere asynchrónnych strojov a počas ich prevádzky by sa mali brať do úvahy vlastnosti asynchrónneho elektromotora. Len za tejto podmienky možno dosiahnuť najefektívnejšie využitie inštalácie.